Подшипник NA4920 (ГОСТ 4074-920): Полное техническое описание и сфера применения
Подшипник качения с цилиндрическими роликами и упорным бортом на наружном кольце, обозначенный индексом NA4920 по отечественной системе обозначений и соответствующий стандарту ГОСТ 4074-920, является ключевым элементом для обеспечения фиксации валов в осевом направлении при одновременном восприятии значительных радиальных нагрузок. Данный тип подшипников, часто называемый «игольчатым» с бортом, находит широкое применение в ответственных узлах энергетического, тяжелого и транспортного машиностроения, где требуются компактность и высокая грузоподъемность.
Конструктивные особенности и принцип действия
Подшипник NA4920 относится к классу радиальных игольчатых подшипников с одним упорным бортом (фланцем) на наружном кольце. Его конструкция включает:
- Наружное кольцо с бортом (фланцем): Имеет сложную профилированную форму. Борт служит для жесткой осевой фиксации подшипника в корпусе и восприятия ограниченных односторонних осевых нагрузок. Наружная цилиндрическая поверхность кольца может иметь различные виды покрытий или обработки для обеспечения посадки с натягом в корпус.
- Внутреннее кольцо (сепаратор с роликами в сборе): Представляет собой сборный узел, состоящий из сепаратора, удерживающего цилиндрические ролики. Внутреннее кольцо как отдельный компонент часто отсутствует, его функцию выполняет поверхность самого вала, которая должна быть закалена и отшлифована до высокой чистоты. Это позволяет достичь максимальной компактности узла.
- Цилиндрические ролики: Имеют значительную длину относительно диаметра (игольчатая форма). Изготавливаются из высокопрочной подшипниковой стали, подвергаются термообработке и шлифовке с высокой точностью. Большое количество роликов обеспечивает высокую радиальную грузоподъемность.
- Сепаратор: Обычно изготавливается из штампованной стали или полиамида. Его задача – равномерно распределять ролики, предотвращать их контакт и обеспечивать стабильную работу подшипника на высоких скоростях.
- Кольца и ролики: Изготавливаются из подшипниковых сталей марок ШХ15, ШХ15СГ или их зарубежных аналогов (например, 100Cr6). Обязательны процессы объемной закалки и низкого отпуска для достижения высокой твердости (60-66 HRC) и износостойкости. Финишная обработка – шлифовка и полировка дорожек качения до чистоты Ra 0.08-0.12 мкм.
- Сепаратор: Штампованные стальные сепараторы (из сталей 08кп, 10) отличаются высокой прочностью и термостойкостью. Полиамидные сепараторы (PA66, усиленный стекловолокном) обеспечивают меньший шум, лучшее смазывание и сниженный момент трения, но имеют ограничения по температуре (обычно до +120°C).
- Смазка: Подшипники часто поставляются с предварительной консервационной смазкой (Литол-24, ЦИАТИМ-201). Для ответственных узлов смазка подбирается индивидуально исходя из условий работы: скорости, температуры, наличия влаги.
- Электромашины: Опорные узлы роторов крупных электрических машин (двигатели, генераторы), где требуется жесткая фиксация ротора в осевом направлении для поддержания рабочего зазора.
- Редукторы и мультипликаторы: В качестве опор промежуточных и тихоходных валов в редукторах тяжелого оборудования (например, в приводах насосов циркуляционных систем, мельниц, дробилок).
- Насосное и компрессорное оборудование: Опоры валов центробежных и поршневых насосов, компрессоров, где присутствуют гидравлические или газодинамические осевые усилия.
- Оборудование для транспортировки: Валы роликовых конвейеров, рольгангов, где подшипник фиксируется в раме через наружный борт.
- Строительная и дорожная техника: Узлы ходовой части, механизмы поворота, опоры барабанов.
- Посадочные поверхности: Поверхность вала под ролики должна быть закалена (твердость не менее 55 HRC) и отшлифована (чистота Ra 0.2-0.4 мкм). Посадочное отверстие в корпусе под наружное кольцо обрабатывается с допуском H7.
- Посадки: Наружное кольцо устанавливается в корпус с небольшим натягом (посадка H7/r6 или H7/s6) для предотвращения проворачивания. Внутреннее кольцо (поверхность вала) должно иметь посадку g6 или h6 для обеспечения свободного вращения.
- Осевая фиксация: Упорный борт наружного кольца должен плотно прилегать к ответному уступу в корпусе. С противоположной стороны требуется установка крышки или стопорного кольца для предотвращения осевого смещения всего подшипникового узла.
- Монтаж: Запрещается приложение ударных нагрузок непосредственно к кольцам и роликам. Монтаж производится с помощью оправок с приложением усилия к тому кольцу, которое устанавливается с натягом. Необходимо обеспечить соосность вала и корпуса.
- Признаки: Повышенный шум (гудение, скрежет), вибрация, нагрев узла выше 70-80°C, люфт вала.
- Основные причины: Недостаточное или загрязненное смазочное средство; попадание абразивных частиц; неправильный монтаж (перекос, повреждение при установке); превышение расчетных нагрузок; коррозия; износ посадочных поверхностей вала или корпуса.
Принцип работы основан на замене трения скольжения на трение качения между роликами, дорожками качения наружного кольца и поверхностью вала. Упорный борт наружного кольца, упираясь в ответный выступ корпуса, предотвращает осевое смещение всего узла.
Основные технические характеристики и размеры
Геометрические параметры подшипника NA4920 строго регламентированы ГОСТ 4074-920 «Подшипники роликовые радиальные игольчатые с бортом на наружном кольце. Основные размеры».
| Обозначение параметра | Значение для NA4920 | Единица измерения | Примечание |
|---|---|---|---|
| d (внутренний диаметр) | 100 | мм | Посадочный размер на вал |
| D (наружный диаметр) | 125 | мм | Посадочный размер в корпус |
| B (ширина наружного кольца) | 25 | мм | Включая толщину борта |
| C (ширина борта) | 3 | мм | Высота упорного борта |
| r (монтажная фаска) | 1.0 | мм | Минимальный радиус закругления |
| Динамическая грузоподъемность (C) | ~112 000 | Н | Расчетная нагрузка при 1 млн. оборотов |
| Статическая грузоподъемность (C0) | ~232 000 | Н | Допустимая статическая нагрузка |
| Предельная частота вращения (смазка пластичная) | ~3200 | об/мин | Ориентировочное значение |
| Предельная частота вращения (смазка жидкая) | ~4300 | об/мин | Ориентировочное значение |
Материалы и технологии изготовления
Качество и долговечность подшипника NA4920 определяются используемыми материалами и точностью производства.
Области применения в энергетике и смежных отраслях
Благодаря сочетанию высокой радиальной грузоподъемности и возможности осевой фиксации, подшипник NA4920 используется в узлах, где вал испытывает значительные радиальные нагрузки и должен быть точно позиционирован в осевом направлении относительно корпуса.
Монтаж, эксплуатация и обслуживание
Правильная установка и обслуживание критически важны для надежной работы подшипника NA4920.
Монтажные требования:
Смазывание:
Рекомендуется пластичная консистентная смазка для тяжелонагруженных подшипников качения (типа Литол-24, Mobilith SHC 220). При высоких скоростях или температурах может применяться циркуляционное жидкое смазывание (индустриальные масла ISO VG 68-150). Интервалы повторного смазывания определяются условиями работы и рекомендациями производителя оборудования.
Контроль и диагностика:
В процессе эксплуатации необходимо контролировать температуру подшипникового узла, уровень вибрации и шума. Резкое повышение этих параметров свидетельствует о износе, нарушении смазки или повреждении подшипника.
Аналоги и взаимозаменяемость
Подшипник NA4920 имеет прямые аналоги в продукции ведущих мировых производителей, а также в других системах обозначений.
| Производитель / Стандарт | Обозначение аналога | Примечание |
|---|---|---|
| ISO | RNA49/20 | Стандартное международное обозначение |
| SKF | RNA49/20 | Полный аналог |
| FAG / INA | RNA49/20 | Полный аналог |
| NTN | RNA49/20 | Полный аналог |
| Timken | RNA49/20 | Полный аналог |
| Япония (JIS) | NA4920 | Обозначение часто совпадает |
При замене необходимо обращать внимание на конструктивные нюансы: материал и тип сепаратора, класс точности, вид предварительной смазки. В большинстве случаев аналоги являются полной взаимозаменяемой заменой.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем ключевое отличие подшипника NA4920 от обычного игольчатого подшипника?
Ключевое отличие – наличие упорного борта (фланца) на наружном кольце. Это позволяет фиксировать подшипник в корпусе в осевом направлении без применения дополнительных деталей (упорных шайб, крышек с буртиком), упрощая конструкцию корпуса и монтаж.
Можно ли использовать подшипник NA4920 для восприятия постоянных значительных осевых нагрузок?
Нет, это не рекомендуется. Упорный борт предназначен в первую очередь для фиксации вала, а не для постоянного восприятия рабочих осевых нагрузок. Для комбинированных (радиально-упорных) нагрузок следует применять специализированные подшипники: упорно-радиальные роликовые или шариковые.
Требуется ли закалка вала при использовании подшипника NA4920?
Да, это обязательное требование. Поскольку внутреннее кольцо как отдельный компонент отсутствует, ролики катятся непосредственно по поверхности вала. Эта поверхность должна иметь высокую твердость (не менее 55 HRC) и чистоту обработки для обеспечения расчетной долговечности подшипника и предотвращения выкрашивания.
Как правильно определить необходимую посадку наружного кольца в корпус?
Наружное кольцо, имеющее борт, обычно устанавливается с небольшим натягом (посадки H7/r6, H7/s6). Это предотвращает его проворачивание и микроперемещения в корпусе, которые приводят к износу и фреттинг-коррозии. Натяг должен выбираться в соответствии с характером нагрузки (постоянная, ударная) и материалом корпуса.
Каковы признаки выхода из строя подшипника NA4920 и основные причины?
Существуют ли модификации подшипника NA4920 с защитными шайбами или уплотнениями?
В стандартном исполнении по ГОСТ 4074-920 подшипник NA4920 не имеет встроенных уплотнений. Однако многие современные производители (SKF, FAG) предлагают модификации с односторонними или двухсторонними контактными уплотнениями (обозначаются суффиксами, например, RS или 2RS), которые эффективно защищают от попадания загрязнений и утечки смазки в условиях запыленности.
Какой класс точности является стандартным для данного подшипника и когда требуются более высокие классы?
Стандартным для подшипников общего машиностроения, включая NA4920, является класс точности 0 (нормальный) по ГОСТ 520. Более высокие классы (6, 5, 4) требуются в высокоскоростных прецизионных узлах: шпиндели, роторы турбин, точные редукторы. Они обеспечивают минимальное биение и вибрацию, но существенно дороже.